新能源汽车对于电池和驱动系统维修的关键技术是什么呢?
新型能源汽车的“新”还体现在动力来源方面,摒弃了以往汽油等污染较重的发电动力来源,应用较为清洁的可再生能源,如将太阳能、氢气能等新型能源在汽车内部进行转化,最终形成动能以推动汽车进行运转。作为将内部能源进行存储以及动能内部转化,为汽车提供动力的动力电池,是整辆汽车的关键组成部分。
因此,动力电池的状态正常与否,对汽车能否正常运转形式起到了决定性作用。在实际车辆运载使用过程中,作为承受压力较多的动力电池部件,故障发生率较高。经过调查分析发现,发生动力电池故障主要集中在以下方面。
首先是通过电子系统对汽车进行控制的新能源汽车,工作量较为烦琐复杂,导致电子部件相对其他机械部件,不仅出现故障的概率偏高,而且由于是较为新型科技技术零部件,若发生损坏,在进行检修时所需花费的人力、物力以及财力都较常规部件多。
其次是汽车长时间高强度运转行驶,不良工作环境因素以及过量消耗极易造成动力电池形成损伤,缩短电池使用寿命,出现劳力性故障。然后是部件在运转工作过程中,经过反复摩擦而引起的高温,致使汽车内部系统中启动装置部件点火线圈外的绝缘层极易发生高温下老化、摩擦损坏以及软化等问题,从而导致高压下电流泄漏或短路的情况发生。
最后是在汽车使用过程中,电力进冲以及释放使用较为频繁,极易导致管理系统的运行紊乱,严重影响了电池使用寿命。此外,由于电池使用寿命与新能源汽车航行路程设计之间不相符合,不能满足实行过程中所需要求,高负荷运转会使电池发生故障。
驱动系统主要使用的是开关磁阻电动机和永磁同步电机。永磁电机因其无传感控制技术和新替代材料的出现,运行效率更高,矢量控制方法也更加丰富,被广泛应用到新能源电动汽车中。此外,在新能源汽车发生故障需检修时,由于工作开展较为复杂烦琐,难度较大,需花费较长时间进行分析判断及操作。
因此,为缩短检修操作时间,应选择较为合理的电子诊断技术进行维修,可在满足检修的基础上,将检修的前后顺序进行优化,促使工作效率能得以提高。
此外,还可将客观电子检修数据进行采集,有助于在不拆卸汽车的前提下进行及时有效维修,以便更快地发现故障,应用先进的仪器和设备可以为诊断故障提供良好的帮助,如计算机测试设备、专用仪器等。
专家认为,未来想要实现零碳排放,能源系统将主要依靠低成本太阳能发电。到2025年,全世界必须建成约100家太阳能电池板工厂,以便到2035年实现世界能源供应“去化石化”。如果没有以光伏为代表的可再生能源,通过技术进步实现的成本快速下降,那么实现“碳中和”目标将更加艰巨。
芬兰拉彭兰塔工业大学(LUT University)太阳能经济学教授克里斯蒂安·布雷耶的研究小组,对通往未来零排放能源系统的过渡转化途径进行了建模。他说:“世界必须尽快、安全且经济高效地实现零温室气体净排放,需要对能源系统进行去化石化,要做到这一点,需要为世界每个地区提供技术上可行、成本优化的能源系统转化的过渡途径。我们的计算对如何实现转化给出了答案。”
LUT的成本优化模型发布于2019年,模型展示了如何实现净零碳排放的全球能源系统。在该模型中,实现零排放的一年中,太阳能光伏板(PV)满足了所有用途的全球能源总需求的69%。其余的来自风能、生物质和废物、水力发电和地热能。
布雷耶强调,他的零排放情景不包括核电,因为它“太贵了”。光伏技术正变得越来越便宜;另一方面,核电站的建设成本却在上升。此外,安装和运行太阳能发电厂更容易、更快、风险更低。
LUT研究人员基于太阳能的模型提出了两个问题。
首先,如果要实现将全球变暖保持在1.5摄氏度(2.7 F)以下的国际公认目标,那么到什么时间点地球温室气体排放必须达到净零排放呢?
其次,如果要实现这一气候目标,必须建成多少座太阳能电池板制造厂呢?何时建成才能满足太阳能在所有能源生产中高达三分之二呢?
英国利兹大学的气候科学家Piers Forster说:到2021年初,要使全球变暖保持在1.5摄氏度以下,人类最多可以向空气中释放出1,950亿吨二氧化碳,而自工业革命开始以来,人类已经向大气排放了1,700亿吨二氧化碳。
仅在2019年,全球排放总量约为40亿吨二氧化碳。如果未来几年的排放量大致维持在2019年的水平(很有可能),则剩余的二氧化碳排放预算将在2025年底之前用完。在那之后,世界将处于碳超标状态,并可能导致气候变化更危险。
布雷耶说:“我们必须在2025年之后尽快实现零排放。目前零排放的政治目标年是2050年,为时已晚。”
为了避免危险的气候变化和长期海平面上升,现在释放到大气中的大部分碳都必须在未来几十年内收回,那将是非常昂贵的。布雷耶认为,更快地扩展可再生能源系统并尽快关闭燃煤发电厂将便宜得多。
原因如下:产生一兆瓦时的燃煤电力会导致大约1吨的二氧化碳排放。从长远来看,如果将二氧化碳永久存储起来,每吨成本可能约为100欧元。相比之下,到2020年,一兆瓦时的电力在德国的电力平均交换成本为33欧元。这意味着燃煤发电实际上比没有碳排放的光伏发电或风力发电厂的电价贵四倍。
布雷耶表示:“这还不包括燃煤发电厂排放的重金属的 健康 成本。公共卫生专家估算,仅在德国,这种污染每年就造成约5,000人过早死亡,而在亚洲,这一数字将近一百万。”
LUT模型估计,实现净零排放的地球,将有90%来自电力,而不是化石燃料,其中69%的电力将来自太阳能光伏。为了实现这一目标,需要多少个巨型光伏组件工厂呢?需要何时建成呢?
这取决于我们对世界仅剩的200亿吨二氧化碳碳预算的紧张程度。让我们想象一下到2035年完全由可再生能源驱动的全球系统,并假设新的光伏工厂将在2025年建成,因此它们可以在10年内完成工作。
迄今为止,全球最大的光伏组件工厂正在中国安徽省建设。根据开发商协鑫集成 科技 股份有限公司的公告,其年生产能力为60GW(GW或吉瓦,功率单位,1GW=10亿瓦),该项目总投资180亿元,其中固定资产总投资约120亿元,在2020年至2023年分四年四期投资建设。2020年全球光伏产能约为200GW,其中大部分在中国。
LUT模型预计,当全球实现碳中和,全球已安装的可再生能源发电量为78,000GW。其中包括63,400GW的太阳能PV,约8,800GW将在欧洲。
我们能否在2024年之前建成足够多的工厂,并到2035年生产所需数量的太阳能电池板呢?答案是:差远了!根据当前的行业计划,到2024年,将仅建立400GW的年PV生产能力,并且全球仅生产、安装了约1,500GW的PV。为了在2035年之前实现零排放且三分之二的能源来自太阳能,在2025至2035年之间生产、安装另外62,000GW的光伏,即每年6,200GW。
这意味着想要应对气候变化挑战,到2024年,我们将需要至少再建设100个与安徽60GW光伏组件工厂相同规模的超级工厂,以实现合计6,000 GW的年生产能力。如果欧洲要生产自己的光伏组件,而不是进口光伏组件,那么这100家巨型工厂中的15家必须设在欧洲。
这些数字告诉我们,作为全球净零排放竞赛的核心要素,可再生能源的快速扩张在技术上是可行的。毕竟,人类肯定有能力建造和经营100家巨型工厂。当前面临的关键问题是:我们是否会认真对待气候科学家的警告,撸起袖子加油干呢?
去年12月16日-18日召开的中央经济工作会议上,第一次将“做好碳达峰、碳中和工作”列入年度重点任务之一。也是第一次将碳达峰和碳中和目标,写入正在编制的经济和 社会 发展“五年”规划。
此前高层指出,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。(又称30.60目标)这是中国首次向全球明确实现碳中和的时间点,也是迄今为止各国中作出的最大减少全球变暖预期的气候承诺。
在高层明确任务之后,多部委也开始响应:
12月20日,发改委强调要部署开展碳达峰、碳中和相关工作;
12月21日,央行表示为了实现碳中和目标,会加大对新能源产业、能源高效利用产业的金融支持;
12月22日,生态环境部副部长透露,生态环境部正制定2030年前碳排放达峰行动计划、行动方案,支持有条件的地区率先达到碳排放峰值。
不过,我国碳排放强度依然很大。从行业看,电力行业碳排放占比达到41%,因此加速调整能源结构迫在眉睫。据《中国实现碳中和的路径建议》研究报告,实现“碳中和”目标的多种可行方案中,“加速可再生能源转型”是其中最有效的路径之一。即如果中国持续提升公路运输、建筑和工业领域的直接电气化程度,且通过普及零碳电力(太阳能等清洁能源发电)供应,构建规模更大、更清洁化的电力系统。那么,电力行业的碳排放量最快可于2024年达峰,此后将迅速下降。
国家能源局新能源司的最新预计是,到今年年底光伏发电装机规模将超过风电,成为全国第三大电源。根据国家能源局目前的测算情况,“十四五”新增光伏发电装机规模需求将远高于“十三五”。中国光伏行业协会也预计,中国年均光伏新增装机规模将在70GW到90GW之间,是当前年均新增装机量的两倍有余。
此外,用户光伏空间正在打开。华创证券指出,预计今年我国光伏新增装机量将会在35GW左右,如用户新增装机量达到10GW,占比将会超过28.5%,意味着光伏正在走向寻常百姓家。用户光伏潜在空间巨大,价值尚未被完全开发。按10%的渗透率和3.5元/W的单瓦价值计算,市场空间或达1.4万亿元。
据不完全统计,除目前已实现“碳中和”的苏里南和不丹两个国家外,瑞典、英国等6个国家已立法“碳中和”,欧盟作为整体和加拿大等5个国家地区处于“碳中和”立法状态(进程),中国、日本等14个国家发布了“碳中和”政策宣示文档。
全球范围“碳中和”目标的实现,都绕不开依赖于发展、利用以光伏为代表的可再生能源、清洁能源。2019年,中国硅料、硅片、电池片、组件占全球产量的比重分别达到了67%、98%、83%和77%,而中国生产的光伏产品,60%-70%出口到了全球各地。全球光伏组件出口商前十名中,绝大多数都是中国企业。作为全球最大的光伏生产基地,全球碳中和也意味着,全世界电力系统将更加依赖于中国光伏!
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
新能源汽车类型:
1、纯电动汽车
采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车,它利用蓄电池作为储能动力源,通过电池向电动机提供电能,驱动电动机运转,从而推动汽车行驶。
2、混合动力汽车
驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同,混合动力汽车有多种形式。
3、燃料电池电动汽车
利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下,在燃料电池中经电化学反应产生的电能作为主要动力源驱动的汽车。
4、氢发动机汽车
氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料是柴油或汽油,氢发动机使用的燃料是气体氢。氢发动机汽车是一种真正实现零排放的交通工具,排放出的是纯净水,其具有无污染、零排放、储量丰富等优势。
5、 其他新能源汽车
其他新能源汽车包括使用超级电容器、飞轮等高效储能器的汽车。目前在我国,新能源汽车主要是指纯电动汽车、增程式电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池电动汽车,常规混合动力汽车被划分为节能汽车。
新能源汽车优点:
1、环保。这是国家层面推行新能源汽车发展的一个重要因素。新能源汽车采用动力电池组及电机驱动动力,可以说是零尾气排放,零污染。
2、噪音低。相比燃油车,新能源汽车的噪音就要小得多。
3、保养方便。不像传统的燃油汽车,保养发动机的时候需要更换机油,滤芯等等。不繁琐。
4、使用成本低。电价和油价是不能相比的。尤其是在夜间利用电网的廉价“谷电”进行充电,起到平抑电网的峰谷差作用。
可再生能源实际上存在于阳光,空气,地下深处和海洋中。它们是地球物理结构的一部分,这意味着它们不断通过自然方式进行更新,周而复始,无法用完。
国家能源局3月30日发布,近年来,我国可再生能源实现跨越式发展,为能源绿色低碳转型提供强大支撑。水电、风电、光伏发电、生物质发电装机分别连续16年、11年、6年和3年稳居全球首位。可再生能源实现跨越式发展,开发利用规模稳居世界第一。
能源资源利用体系的核心是什么?
能源资源利用体系的核心要求是:按照减量化、再利用、资源化的原则,以提高能源资源利用效率为中心,以节能、节水、节地、节材、资源综合利用为重点,通过加快产业结构调整,推进技术进步,加强法制建设,完善政策措施,强化节约意识,建立长效机制,形成节约型的增长方式和消费方式,促进经济社会可持续发展。
再生资源回收产业和利用有什么区别?
简单说,再生资源回收,再生资源回收体系等等。简单的都是回收。不同的是角度。就是铺设的回收环节不同而已。有些是上门回收,有些是中转回收。而再利用则是回收加工。在再生资源行业里算是后端。一般指钢厂,纸浆厂。和一些特殊的再生资源回收利用产业园。含厨余垃圾的堆肥,有色金属回收冶炼,废旧塑料的再生加工。
互联网+的再生资源回收体系
再生资源回收体系建设是一个复杂而艰巨的系统工程,牵涉到方方面面,需要政府的决心和努力,也需要居民素质的不断提高。互联网+废品回收是未来发展的必然趋势废旧物品的处理,废旧物品的回收就是目前非常富有市场前景的行业。在这个万众互联、万物互联的时代,再生资源回收行业也不可避免地受到互联网的影响和改变。如今,废品回收融入互联网基因,为居民百姓、商家店铺解决卖废品难的问题。总而言之,互联网+废品回收的时代已经来临,不再是以虚打实,而是以实打实,四两拨千斤。受限于回收渠道的再生资源回收行业迎来新的发展机遇,加速信息化和智能化的蜕变无疑会为再生资源回收新添强劲驱动力。废品之所以成为垃圾其根本在于“回收”,随意抛弃的是“垃圾”,回收成功的是“资源”。那么究竟该如何提高废品回收率呢?废品回收者给您答案:借势,借互联网之势趟出一条“互联网+资源回收”的新道路。
全球变暖,各种环境恶化带来的生态报复使人类自食恶果。为了保护地球环境,节能减排成了汽车最重要的发展之一,当然想要从根本上解决问题,就必须找到取代石油这个污染源的替代物,就这样新能源车应运而生。
由于目前新能源的电池电机技术还不完善,或者是说没有达到和燃油车相媲美的程度,加上材料和研发的高成本导致新能源车的价格一直居高不下。前几年,国家为了推动汽车发展,推出新能源车补贴才适当缓解国内车企造新能源车的压力和成本,才有这几年新能源车的蓬勃发展。从去年下半年开始,国家对新能源车的补贴退坡了,并且为了刺激国内发展,引进了特斯拉这条鲶鱼。虽然国内车企受到一定的冲击,但是新能源车的整体销量却是在稳步增加。
一提到新能源车,除了价格,大家都会诟病续航和充电,准确的来说是觉得新能源车不够方便,不能像燃油车一样可以应对各种突发情况。
比如上个高速,万一没电了怎么了,燃油车可以送桶油过来就解决,新能源车呢?总不能送个电池吧,且不说拆装都是很麻烦的事情,各种新能源车的电池都不一样,目前没有一家车企可以厉害到在高速上设立新能源电池更换点并覆盖到全国。
唯一的解决办法就是在快没电的时候及时到附近的服务区去充电。新能源车电车又一问题来了,充电慢!有的人说现在特斯拉充电半小时就可以开几百公里,充电不是问题。且不说充电半小时没有加油几分钟来的简单,官方出的充电数据都是以专用的充电桩为基础的,并不是家用的220V电压,高速服务区显然并没有这种东西。
那么问题来了,为什么这么多人愿意买新能源车呢?
一.独特的驾驶体验
新能源车和燃油车最大的不同点就是驱动,前者靠电机,后者靠发动机。电机输出的噪音和平稳度是发动机无法比拟的,开过新能源车的人都知道,开在高速上很容易睡着,因为关上车窗,即使是高速行驶新能源车也没有一点声音,这一点在特斯拉上尤为突出。
电机的传动和燃油车不一样导致新能源车的响应特别快,我们经常看到在红绿灯路口,一同等待的新能源车和燃油车一起启步,新能源车都已经过路口了,燃油车还在原地。每一台新能源车的驾驶都和燃油车的自动挡类似,无需频繁换挡。很多老司机都说开手动挡的车子才有感觉,但是技术的发展都是朝着智能化和便捷化,手动挡繁琐的操作未来肯定是要被淘汰,目前市场上手动挡的车子多,是因为手动挡版汽车售价低,省油。
二.驾驶成本低
要不是今年新冠病毒的影响,据估计今年油价可能又要上涨到一个新高度,对于一些油耗高的车主来说简直就是噩梦,开几年车的油钱说不定都可以再买一辆了。这个时候新能源车每公里几分钱的优势就显现出来了,虽然充电慢,但是架不住电费便宜,虽然长途来说麻烦,但是作为短程市内行驶,驾驶成本节约数值就很可观了。
随着新能源车技术的发展,价格一直在走低,虽然国家补贴退去,但是目前没有车企提高自家品牌的价格,反而为了提高销量,不断在压缩成本和售价。像目前最低价格的新能源车五菱宏光MINI EV只要两万多,一上市就得到广泛认可,燃油车的价格是不可能压缩到这个程度的。
三.生活需求导致市场开拓了
前文提到过汽车种类越来越多是因为人们生活需求的不同导致的,很多人觉得现在交通方便了,经常会出远门,但是据官方统计去年人离开本市的次数不超过10次,也就是说出去探亲,旅游等活动,一般人大部分的出行都在市内。这样新能源车续航低的特点就被无视了,反而驾驶简单成了上班族优先选择的目标。加上新能源车两座车的崛起,以高颜值萌外表俘获了不少女车主的芳心,超短的轴距使倒车停车等操作更加简单,简直就是女司机的福音。
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料,但采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括有:混合动力汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)、燃料电池汽车(FCEV)、氢发动机汽车以及燃气汽车、醇醚汽车等等。 混合动力是指那些采用传统燃料的,同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同,主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。国内市场上,混合动力车辆的主流都是汽油混合动力,而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。
优点:
1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。
2、因为有了电池, 可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。
3、在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。
4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。
5、可以利用现有的加油站加油,不必再投资。
6、可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。
缺点:长距离高速行驶基本不能省油。 电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车,大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气的有害气体,即使按所耗电量换算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其它污染物也显著减少,由于电厂大多建于远离人口密集的城市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易,也已有了相关技术。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有关研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量,正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。有专家认为,对于电动车而言,目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程,与混合动力相比,电动车更需要基础设施的配套,而这不是一家企业能解决的,需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设,才会有大规模推广的机会。
优点:技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。
缺点: 蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵,至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料,通过化学反应产生电流,依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用,而不是经过燃烧,直接变成电能或的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车,燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2~3倍,因此从能源的利用和环境保护方面,燃料电池汽车是一种理想的车辆。
单个的燃料电池必须结合成燃料电池组,以便获得必需的动力,满足车辆使用的要求。
近几年来,燃料电池技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如戴姆勒-克莱斯勒、福特、丰田和通用汽车公司已经宣布,计划在2004年以前将燃料电池汽车投向市场。燃料电池轿车的样车正在进行试验,以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力,并已取得了显著的进步。
与传统汽车相比,燃料电池汽车具有以下优点:
1、零排放或近似零排放。
2、减少了机油泄露带来的水污染。
3、降低了温室气体的排放。
4、提高了燃油经济性。
5、提高了发动机燃烧效率。
6、运行平稳、无噪声。 氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具,排放出的是纯净水,其具有无污染,零排放,储量丰富等优势,因此,氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比,氢动力汽车成本至少高出20%。中国长安汽车在2007年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火,并在2008年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”。
随着“汽车社会”的逐渐形成,汽车保有量在不断地呈现上升趋势,而石油等资源却捉襟见肘,另一方面,吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气体和污染物质。最终的解决之道当然不是限制汽车工业发展,而是开放替代石油的新能源,燃料电池车的四轮快速又安静地滚过路面,辙印出新能源的名字——氢。
几乎所有的世界汽车巨头都在研制新能源汽车。电曾经被认为是汽车的未来动力,但蓄电池漫长的充电时间和重量使得人们渐渐对它兴味索然。而2009年的电与汽油合用的混合动力车只能暂时性地缓解能源危机,只能减少但无法摆脱对石油的依赖。这个时候,氢动力燃料电池的出现,犹如再造了一艘诺亚方舟,让人们从危机中看到无限希望。
以氢气为汽车燃料这种说法刚出来时吓人一跳,但事实上是有根据的。氢具有很高的能量密度,释放的能量足以使汽车发动机运转,而且氢与氧气在燃料电池中发生化学反应只生成水,没有污染。因此,许多科学家预言,以氢为能源的燃料电池是21世纪汽车的核心技术,它对汽车工业的革命性意义,相当于微处理器对计算机业那样重要
优点:排放物是纯水,行驶时不产生任何污染物。
缺点:氢燃料电池成本过高,而且氢燃料的存储和运输的技术条件非常困难,因为氢分子非常小,极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外最致命的问题,氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气,如此一来同样需要消耗大量能源,除非使用核电来提取,否则无法从根本上降低二氧化碳排放。 燃气汽车是指用压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)和液化天然气(LNG)作为燃料的汽车。世界上各国政府都积极寻求解决这一难题,开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好,可调正汽车燃料结构,运行成本低、技术成熟、安全可靠,所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。
燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流,在我国代用燃料汽车中占到90%左右。美国的目标是,到2010年,公共汽车领域有7%的汽车使用天然气,50%的出租车和班车改为专用天然气的汽车;到2010年,德国天然气汽车数量将达到10万至40万辆,加气站将由180座增加到300座。
业内专家指出,替代燃料的作用是减轻并最终消除由于石油供应紧张带来的各种压力以及对经济发展产生的负面影响。中国仍将主要用压缩天然气、液化气、乙醇汽油作汽车的替代燃料。汽车代用燃料能否扩大应用,取决于中国替代燃料的资源、分布、可利用情况,替代燃料生产与应用技术的成熟程度以及减少对环境污染等;替代燃料的生产规模、投资、生产成本、价格决定着其与石油燃料的竞争力;汽车生产结构与设计改进必须与燃料相适应。
以燃气替代燃油将是中国乃至世界汽车发展的必然趋势。我国应尽快组织力量,制定出国家级燃气汽车政策。考虑到我国能源安全主要是石油的状况,发展包括燃气汽车在内的各种代用燃料汽车,已是刻不容缓的事,根据国情应该做到:
一是要限制燃气价格,使油、气价格之间保持合理的差价,如四川省、重庆市的油、气差价,即可保证燃气汽车适度发展;
二是鉴于加气站投资大,回收期长,政府适当给予一定补贴,在加气站售出的气价和汽车用户因用气节省的燃料费用之间,调节好利益分配;
三是对加气站的所得税,应参照高新技术产业开发区政策,采取免二减三的税收政策;
四是将加气站用电按照特殊工业用电对待,电价从优;另外,对加气站用地,能按重大项目和环保产业对待,特事特办,不要互相推诿、扯皮,积极采用国外先进建站标准,科学确定消防安全距离,节省土地资源。 乙醇俗称酒精,通俗些说,使用乙醇为燃料的汽车,也可叫酒精汽车。用乙醇代替石油燃料的活动历史已经很长,无论是从生产上和应用上的技术都已经很成熟,由于石油资源紧张,汽车能源多元化趋向加剧,乙醇汽车又提到议事日程。
世界上已有40多个国家,不同程度应用乙醇汽车,有的已达到较大规模的推广,乙醇汽车的地位日益提升。
在汽车上使用乙醇,可以提高燃料的辛烷值,增加氧含量,使汽车缸内燃烧更完全,可以降低尾气的害物的排放。
乙醇汽车的燃料应用方式:
一、掺烧,指乙醇和汽油掺合应用。在混合燃料中,乙醇和容积比例以“E”表示,如乙醇占10%,15%,则用E10,E15来表示,掺烧占乙醇汽车占主要地位。
二、纯烧,即单烧乙醇,可用E100%表示,应用并不多,属于试行阶段;
三、变性燃料乙醇,指乙醇脱水后,再添加变性剂而生成的乙醇,这也是属于试验应用阶步;
四、灵活燃料,指燃料既可用汽油,又可以使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料,还可以用氢气,并随时可以切换。如福特,丰田汽车均在试验灵活燃料汽车。 发展
柴油作为一种重要的石油连炼制产品,在各国燃料结构中占有较高的份额,以成为重要的动力燃料。随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快,未来柴油的需求量会愈来愈大,而石油资源的日益枯竭和人们环保意识的提高,大大促进了世界各国加快柴油替代燃料的开发步伐,尤其是进入了20世纪90年代,生物柴油以其优越的环保性能受到了各国的重视。生物柴油
生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种,它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物,这些混合物主要是一些分子量大的有机物,几乎包括所有种类的含氧有机物,如:醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。
主要特性
炼油企业为了向市场提供清洁油品使燃烧柴油尾气排放达到标准要求,需要采取以下三种措施:一是要有性能优异的深度加氢脱硫催化剂,以脱除难以加氢脱硫的4,6-二甲基苯并噻吩等芳香基硫化合物;二是要有抗硫的贵金属芳烃饱和催化剂,能使芳烃加氢饱和在较低压力下进行,以节省投资;三是要有提高十六烷值的工艺。而生物柴油以其优异的环保性能可很容易达到世界燃油规范的柴油Ⅱ、Ⅲ类标准要求。
众所周知,柴油分子是由15个左右的碳链组成的,研究发现植物油分子则一般又14~18个碳链组成,与柴油分子中碳数相近。因此生物柴油就是一种用油彩籽等可再生植物油加工制取的新型燃料。按化学成分分析,生物柴油燃料是一种高脂酸甲烷,它是通过以不饱和油酸C18 为主要成分的甘油脂分解而获得的[1]。与常规柴油相比,生物柴油下述具有无法比拟的性能。
(1) 具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低,可减少约30%(有催化剂时为70%);生物柴油中不含对环境会造成污染的芳香族烷烃,因而废气对人体损害低于柴油。检测表明,与普通柴油相比,使用生物柴油可降低90%的空气毒性,降低94%的患碍率;由于生物柴油含氧量高,使其燃烧时排烟少,一氧化碳的排放与柴油相比减少约10%(有催化剂时为95%);生物柴油的生物降解性高。
(2) 具有较好的低温发动机启动性能。无添加剂冷滤点达-20℃。
(3) 具有较好的润滑性能。使喷油泵、发动机缸体和连杆的磨损率低,使用寿命长。
(4) 具有较好的安全性能。由于闪点高,生物柴油不属于危险品。因此,在运输、储存、使用方面的有是显而易见的。
(5) 具有良好的燃料性能。十六烷值高,使其燃烧性好于柴油,燃烧残留物呈微酸性使催化剂和发动机机油的使用寿命加长。
(6) 具有可再生性能。作为可再生能源,与石油储量不同其通过农业和生物科学家的努力,可供应量不会枯竭。
生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足欧洲Ⅱ号标准,甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳,从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
发展趋势
现代柴油机促使汽车车型柴油化的趋势加快
在欧洲,1999年新购柴油轿车比例约为30%,法国甚至达到48%。2000年,欧洲市场上柴油轿车的销售量达到440万辆,比1995年翻了一倍。3013年经济型轿车主要生产厂商如大众、雷诺、欧宝和福特的顾客中,几乎有一半需要柴油车。2013年,在欧洲轿车市场上,新型柴油轿车购买率达30%,专家预言:到2006年,欧洲每2辆新车中就有1辆是柴油车。在美国市场上,商用车(即我国所称的卡车、客车)的90%为柴油车;在日本,将近10%的轿车是柴油轿车,38%的商用车为柴油车。美国、日本及欧洲的重型汽车全部使用柴油机为动力。许多国家在税收、燃料供应等方面予以政策上的倾斜,敦促柴油发动机的普及和发展。 我国柴油汽车生产比例已由1990年的15%上升到1998年的26%。1997年我国生产的重型载货汽车和大型客车全部采用柴油发动机;65.9%中型载货汽车采用柴油发动机,53.5%中型客车采用柴油发动机;55.4%和29.4%的轻型载货汽车、轻型客车也开始采用柴油发动机。我国1994年颁布的《汽车工业产业政策》明确提出,总重量超过5 t的载客汽车载货汽车在2000年后主要采用柴油为燃料。在未来的几年,是中国汽车工业腾飞的时代。因此,我国柴油车产量的增长趋势还将继续下去,汽车柴油化是中国汽车工业的一个发展方向。
汽车车型柴油化趋势的加快主要是由于现代柴油机采用了电控发动机控制系统、高压燃油直喷式燃烧系统以及废气排放控制装置,已完全克服了传统柴油机的缺点,能够满足现行的国际排放标准,而这些装置和技术要求柴油含硫量低,有良好的安定性及润滑性,较高的十六烷值和清净性等。随着现代柴油机使用生物柴油燃料技术的成熟,2013年在世界范围内出现的这种汽车车型柴油化趋势会进一步加快。据专家预测,在2010年以前,是柴油需求年均增长3.3%,到2010年,世界柴油的需求量将从2013年目前的38%增加到45%。而世界范围内柴油的供应量严重不足,给生物柴油留下广阔的发展空间。 很多年前,已经有科学家预言——世界上终有这么一天,用水就可以驱动汽车。今天,虽然这一步还未达到,但以水中的氢气作为动力来源的科技却已经变为现实,来自日本的“丰田”汽车,就成功研制出一辆通过氢和氧化学反应而进行发电的新一代电动汽车,取名为FCEV。
FCEV,英文Fuel Eiectric Vehicle的缩写,中文名称正确应该是甲醇型燃料电池电动汽车。顾名思义,FCEV的主要燃料就是甲醇(即我们俗称的酒精)。在汽车上,仍旧保留油缸,但注入的不是汽油,则是甲醇,在引擎室内,则安装了由蒸发部、调整部及减少一氧化碳等三个部分组成的甲醇调整器,当燃料泵将甲醇(CH3OH)和水(HO2)的混合液体从油缸送至调整器时,在蒸发部加热会变为蒸汽,再在调整部经催化剂作用下,就成氢(H2)和二氧化碳(CO2)气体,此时,微量的有害一氧化碳(CO)气体会经过减少一氧化碳部被消减,最后,只剩下氢气及二氧化碳会被送到燃料电池的氢极,经过化学反应而成为电能,就这样,甲醇就可不断通过调整器而变成电能,从而驱动汽车行驶。
这种甲醇动力汽车的优点,不用说当然是达到环保目的,经反复测试显示,它的士气二氧化碳排放量只及变通汽车的二分之一以下,至于一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等有害物质的排放量虽然还未至于零的地步,但已经达到非常低的指数;再者,甲醇成本比汽油要低得多,加满一次即可连续行车四、五百公里,而且最难得的是,FCEV无须将油缸改装去迁就,只要将现时的油缸改存甲醇就能够成事,简单经济,具有很大的发展潜力。
可再生能源(英语:Renewable Energy)是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等非化石能源,是清洁能源。 [3] 可再生能源是绿色低碳能源,是中国多轮驱动能源供应体系的重要组成部分,对于改善能源结构、保护生态环境、应对气候变化、实现经济社会可持续发展具有重要意义。
不同类型的可再生能源
通过使用以下类型的可再生能源,我们可以帮助减少对化石燃料的依赖。这不仅将有助于保存不可再生资源,还将有助于减少污染。
1.太阳能
当我们想到可再生能源时,太阳能通常是想到的最早的自然能源之一。每天,太阳以太阳辐射的形式散发出大量的能量。最终,其中一些到达了地球,我们可以以各种不同的方式利用它。
尽管太阳能是最受欢迎的可再生能源之一,但目前在全球可再生能源容量中排名第三。根据IRENA的2019年报告,该报告研究了2018年底的可再生能源发电能力。
太阳能光伏
太阳能光伏(PV)是我们可以用来将太阳能转化为电能的技术。在这里,太阳能电池板被放置成吸收来自太阳的能量。然后,他们能够使用太阳能光伏工艺产生电流。
这样的太阳能光伏板可以发电。
我们可以在家庭或工业规模上使用太阳能。屋顶太阳能电池板是世界上许多家庭的常见景象。它们有助于发电,供家庭使用。太阳能农场是工业规模使用太阳能的一个例子。在这里,大量太阳能电池共同工作以产生大量电能。
太阳能热
太阳能热是太阳能使用的另一种类型。在这里,我们可以利用来自太阳的能量来加热流体(例如水)。该技术可以在家用太阳能热水系统中找到。太阳能集热器是可用于此目的的设备。有两种主要类型,称为“平板”和“真空管”收集器。
太阳能热真空管集热器。
太阳能热电厂也存在,可以利用太阳能热发电。通过集中太阳热能来加热特殊的流体。流体的热量然后转移到水中,然后沸腾并产生蒸汽。然后,蒸汽能够为涡轮机提供动力,涡轮机使发电机转动,从而产生电能。
2.风能
风能是另一种流行的可再生能源。几个世纪以来,我们一直以风船和风车的形式利用风。如今,我们主要利用风力在风力涡轮机的帮助下发电。
许多国家使用风力涡轮机来满足其能源需求。根据它们的位置,它们可以是一种非常有效的发电方式。风电场是风力涡轮机的集合,可以在陆地(陆上风电场)和海上(海上风电场)中找到。
风能的总容量在2018年略高于太阳能。风能占可再生能源总发电量的24%,太阳能达到20%。
这样的风力涡轮机可以发电。
3.地热能
地热是另一种可再生能源。我们脚下的地面包含大量热能。地面靠近地面,从太阳吸收热量。在地球深处,岩浆可以帮助加热岩石。我们可以以不同的方式利用这种能量。
家用地热能系统使用地源热泵来帮助加热房屋的水。这可能涉及将几百米的水管放置在离地面几英尺的地方。当水流过管道时,它吸收了地面的热量,并且另一端的热量要比开始时的温度略高。然后可以重复该过程以增强效果。
地热热泵使用类似的管道来加热水。
地热发电厂是工业用途的一个例子。这些装置中的一些可以挖掘到地下深处的过热岩石中。可以将水泵入井中,然后再产生蒸汽,然后将其抽出以驱动涡轮机。这类发电厂仅在岩浆最接近地壳的区域有效,例如火环。由于这一地理限制,地热发电不如太阳能,风能和水力发电受到欢迎。
4.水能
水能包括利用流动的水来发电。数百年来,我们一直以水车的形式使用该技术。如今,我们主要将其用于发电。
水源可能来自不同的地方。一些最常见的水力发电技术类型包括:
水力发电大坝–这些利用水坝围墙捕获大量的水。然后可以通过水坝的结构释放水,在此过程中旋转涡轮机。
潮汐能–利用水下涡轮机来利用潮汐能。随着潮汐的进出,涡轮机旋转,然后借助发电机发电。
波浪动力–比上面的动力少,但具有利用波浪动能的潜力。在这里,大的管状容器被放置在靠近海岸的地方。当它们在波浪中摇摆时,它们能够将波浪能转化为电能。
在考虑可再生能源时,我们经常忽略水力发电。但是,根据IRENA的2019年报告,到2018年底,水能占可再生能源发电能力的50%。这不仅仅是太阳能和风能的总和!
截至2018年底,水力发电容量最高的三个国家是中国,巴西和美国。中国的装机容量为352,261兆瓦,领先于巴西的104,195兆瓦和美国的103,109兆瓦。
这样的水力发电大坝可以产生大量的电力。
5.生物质能
生物质是另一种可再生资源。它使用有机物来满足各种不同的能源需求。有机物可以包括以下任何一种:
木材–就发电而言,主要来自柳树和杨树。其他来源包括木屑,锯末,原木和树皮。
作物-包括小麦,玉米,甘蔗和土豆等淀粉类作物。它还可以包括油菜作物,例如油菜籽,油菜籽,大豆和向日葵。
动物与人类废物–包括肥料,污水,泥浆和动物垫料。
园林垃圾–尚未完全分解的鲜草屑。
就生物能源而言,我们可以以不同的方式利用以上内容。
生物质能
在这里,木材被燃烧以加热水。然后产生蒸汽,该蒸汽可以驱动涡轮以发电。这与使用煤,石油或天然气的传统发电厂的过程类似。
生物燃料
我们可以使用传统的粮食作物来生产生物燃料,例如生物乙醇和生物柴油。然后可以将它们用于兼容的发动机中,以替代汽油和柴油。
沼气
这使用了称为“厌氧消化”的过程,该过程涉及在密闭腔室内加热动物或人类废物。随着加热,它分解得更快并产生甲烷。然后,我们可以捕获它并存储以备后用。它可以在炉子上燃烧以做饭或取暖,有时用于运输。
像这样的厌氧消化池可以产生沼气。
生物能源问题
关于生物质是否可再生存在一些争论。但是,通常认为它是可再生能源。这是因为只要地球上有生命支持,它所使用的有机物就会一直存在。
当然,生物质确实会带来一些环境影响,应予以考虑。尽管农作物在生长过程中会吸收二氧化碳,但燃烧时会释放到大气中。这可能对空气质量和我们的健康有害。
回顾
随着全球能源需求逐年增加,寻找可持续的能源生产方式现在比以往任何时候都更加重要。利用太阳能,风能,地热能,水能和生物质能可以帮助实现这一目标。
可再生能源与不可再生能源相比具有关键优势,因为它们永远不会耗尽。它们通常对环境也更好。您可以在此处更深入地了解可再生能源的优缺点。
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